DE3838849A1 - Trockenvorrichtung fuer druckluft - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft eine Trockenvorrichtung für Druckluft gemäß dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Für pneumatische Regel- und Steuersysteme wird Druck­ luft als Betriebsmittel verwendet. Üblicherweise saugt ein Luftkompressor atmosphärische, Feuchtigkeit ent­ haltende Luft an und verdichtet sie auf den gewünschten Betriebsdruck, beispielsweise 7 bar. Es ist üblich, dann die Druckluft durch einen Nachkühler soweit wie möglich nachzukühlen. Einen Teil der Feuchtigkeit der Druckluft kondensiert aus und wird als Kondensat flüs­ sig abgeleitet. Wird danach die annähernd im Sätti­ gungszustand befindliche Druckluft ohne vorherige wei­ tergehende Entfeuchtung in anschließende Rohrleitungs­ systeme eingeführt, so kann hier eine weitere Abkühlung zu einer weiteren unerwünschten Kondensation von Feuchtigkeit führen. Diese kondensierte Feuchtigkeit führt zu Ablagerungen, Korrosionen von Rohrleitungen, Störungen an Maschinen, Werkzeugen, pneumatischen Steuerungen oder beispielsweise auch zu Qualitäts­ beeinträchtigungen bei Farbbeschichtungen. Es ist be­ kannt, diese Nachteile durch den Einsatz von vorge­ schalteten Trocknungseinrichtungen zu verhindern.

Für derartige Trocknungseinrichtungen werden bereits Absorptionstrockner eingesetzt, bei denen die Druckluft mit hygroskopischen Stoffmedien direkt in Kontakt ge­ bracht wird, welche die Feuchtigkeit aufnehmen und nach ihrer Sättigung entweder abgeleitet oder regeneriert werden.

Desweiteren sind Adsorptionstrockner bekannt, bei denen die Feuchtigkeit mittels eines geeigneten Adsorbens entfernt wird, da es nach Sättigung wieder zur erneuten Feuchtigkeitsaufnahme aufbereitet wird.

Schließlich ist ein weiteres Verfahren bekannt, mit dem Druckluft mittels einer Kühlanlage in einem sogenannten Kältetrockner üblicherweise auf einen Wert oberhalb von +/- 0°C abgekühlt wird, um die Feuchtigkeit als Kon­ densat abzuleiten. Bei einem derartigen Kältetrockner wird der Kältekreislauf üblicherwiese als Verdich­ tungskreislauf ausgeführt, wobei für den Verdichter elektrische Antriebsenergie aufzuwenden ist.

Gemäß der DE-OS 19 42 078 ist bereits eine Kältetroc­ kenvorrichtung der eingangs genannten Art offenbart. Bei dieser vorbekannten Kältetrockenvorrichtung wird als Kühleinrichtung einer Absorptionskältemaschine und als Heizmittel für das Kühlmittel der Absorptionskäl­ temaschine die Druckluftverdichtungswärme benutzt.

Bei dieser Kältetrockenvorrichtung ist als nachteilig hinsichtlich der Absorptionskältemaschine anzusehen, daß Verdampfung und Verflüssigung bei konstanten Tem­ peraturen ablaufen, während Abkühlung und Erwärmung der Druckluft infolge des hohen Anteils an fühlbarer Wärme bei veränderlichen Temperaturen erfolgen. Weiterhin ist nachteilig, daß bei dieser Bauweise eine verhältnismä­ ßig große Differenz zwischen Verdampfungs- und Ver­ flüssigungsdruck besteht, so daß hier besondere - im allgemeinen mehrstufige - Pumpen zur Lösungsförderung eingesetzt werden müssen.

Die Aufgabe der Erfindung ist es, eine Trockenvorrich­ tung thermodynamisch zu verbessern und damit den beab­ sichtigten Entfeuchtungseffekt wirtschaftlich durchzu­ führen.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch die in Pa­ tentanspruch 1 gekennzeichneten Merkmale gelöst.

Bevorzugte Merkmale, die die Erfindung vorteilhaft weiterbilden sind durch die Merkmale der Unteransprüche gekennzeichnet.

In vorteilhafter Weise schafft die Erfindung demgemäß eine Kältetrockenvorrichtung für Druckluft, bei der eine Resorptionskälteanlage mit integrierter Druck­ luftnachkühlung zu Einsatz kommt.

In der Zeichnung ist ein Ausführungsbeispiel der Er­ findung als Blockschaltbild schematisch dargestellt.

Die Kältetrockenvorrichtung für Druckluft weist einen Austreiber 1, einen Resorber 2, einen Absorber 3 und einen Entgaser 4 auf. Der Resorber 2 und der Entgaser 4 befinden sich in einem ersten Lösungskreislauf, in den ein Temperaturwechsler 7 integriert ist. Von dem Tem­ peraturwechsler 7 ist nicht entgaste (reiche) Lösung über ein Regelventil 8 in den Entgaser 4 einspritzbar. Entgaste (arme) Lösung wird dem Temperaturwechsler von dem Entgaser 4 mittels einer Pumpe 10 zugeführt.

Der Austreiber 1 und der Absorber 3 befinden sich in einem zweiten Lösungskreislauf, in den ein Temperatur­ wechsler integriert ist. Von dem Temperaturwechsler 5 wird entgaste (arme) Lösung über ein Regelventil 6 dem Absorber 3 zugeführt. Nicht entgaste (arme) Lösung vom Absorber wird mittels einer Pumpe 9 dem Temperatur­ wechsler 5 zugeleitet.

Zwischen dem Austreiber 1 und dem Resorber 2 sowie zwischen dem Entgaser 4 und dem Absorber 3 ist jeweils eine Kühlmitteldampfverbindung vorgesehen.

An der mit A bezeichneten Stelle der Figur wird in Pfeilrichtung Verdichtungswärme enthaltende Druckluft eingeleitet, die an der durch Pfeil B gekennzeichneten Stelle mit verringertem Feuchtegehalt nach der Trock­ nungsbehandlung wieder austritt. Zusätzlich ist in die Druckluft-Verbindungsleitung zwischen Entgaser 4 und Absorber 3 ein Tropfenabscheider 11 angeordnet, der die Druckluft von auskondensiertem Kondensat befreit. Das Kondensat wird dann von einer angeschlossenen Konden­ satablaßeinrichtung 12 abgeleitet.

Ein Nachkühler 13 ist in der Dampfleitung hinter dem Austreiber 1 eingeschaltet. In dem Nachkühler 13 er­ folgt ein weiteres Abkühlen der Druckluft, wobei zur Wärmeabfuhr ein separates Kühlmedium, insbesondere die Umgebungsluft, vorgesehen ist.

Für den Anlaufzustand weisen der Austreiber 1 eine Zu­ satzheizung 14 und der Absorber 3 eine Zusatzkühlung auf. Die Zusatzheizung 14 und die Zusatzkühlung 15 werden hierbei elektrisch betrieben.

Als Kühlmittel ist ein Stoffpaar Ammoniak/Wasser vorgesehen. Die Funktion der Kältetrockenvorrichtung ist jedoch auch mit anderen geeigneten Stoffpaaren ge­ währleistet.

Die Wirkungsweise der erfindungsgemäßen Trockenvor­ richtung läßt sich nun prinzipiell wie folgt erläutern:

Die Trockeneinrichtung besitzt zwei Lösungskreisläufe, in denen als Lösung Wasser umläuft, in dem mehr oder weniger Ammoniak gelöst ist. In jedem dieser Lösungs­ kreisläufe gibt es eine Konzentrationsstufe mit höherem und eine zweite mit niedrigerem Ammoniakgehalt. Lösung mit höherem Ammoniakgehalt bezeichnet man als "reiche" Lösung während die Lösung mit geringerer Ammoniakkon­ zentration "arme" Lösung genannt wird. Bei entspre­ chenden Temperatur- und Druckbedingungen kann der eine Zustand in den anderen überführt werden, so beispiels­ weise die reiche Lösung durch Wärmezufuhr in arme Lö­ sung, wobei Ammoniak aus der Lösung ausdampft - ande­ rerseits durch Abkühlung, bei der die Lösung Ammoniak­ dampf bei entsprechender Kühlung aufnehmen kann.

Die heiße Druckluft tritt nun bei A in den Austreiber 1 ein und heizt hier die "reiche" Ammoniak-Wasser-Lösung auf.

Durch das Aufheizen der "reichen" Lösung im Austreiber 1 wird Ammoniak ausgetrieben und strömt zum Resorber 2. Die entgaste "arme" Lösung gelangt über den Tempera­ turwechsler 5 und das Regelventil 6 in den Absorber 3.

Die im Austreiber 1 teilabgekühlte Druckluft wird im nachgeschalteten Nachkühler 13 weiter gekühlt und tritt dann in den Entgaser 4 ein. Im Entgaser 4 wird ande­ rerseits "reiche" Lösung vom Resorber 2 über den Tem­ peraturwechsler 7 und das Regelventil 8 eingespritzt. Durch Wärmeabgabe der warmen Druckluft erfolgt ein Ausdampfen von Ammoniak aus der Ammoniak-Wasser-Lösung, wobei der Ammoniakdampf über eine Kühlmitteldampfver­ bindungsleitung, die nur durch einen Strich angedeutet ist, in den Absorber 3 strömt. Mittels der Pumpe 10 wird aus dem Entgaser 4 die "arme" Lösung über den Temperaturwechsler 7 in den Resorber 2 zurückgeführt.

Die "arme" Lösung vom Entgaser 4 und der Ammoniakdampf vom Austreiber 1, der über eine nur durch einen Strich angedeutete Kühlmitteldampfverbindungsleitung zugeführt worden ist, werden im Resorber 2 in Kontakt gebracht. Hierbei wird das Ammoniak von der "armen" Lösung und Wärmeabgabe absorbiert (resorbiert). Für diese Wärme ist eine Abfuhr durch ein separates Kühlmedium, bei­ spielsweise durch Kühlwasser oder Umgebungsluft vorge­ sehen, wie schematisch dargestellt ist.

Nachdem die Druckluft in dem Entgaser 4 nunmehr auf die gewünschte Temperatur abgekühlt worden ist, wird sie in dem nachgeschalteten Tropfenabscheider 11 von der aus der Druckluft auskondensierten Feuchtigkeit befreit, welche durch eine Kondensatablaßeinrichtung 12 abge­ leitet wird. Die kalte Druckluft wird dann weiter durch den Absorber 3 geleitet, in dem die "arme" Lösung vom Austreiber 1 und der Ammoniakdampf vom Entgaser 4 in Kontakt gebracht werden, wobei eine Absorption des Am­ moniaks von der "armen" Lösung unter Wärmeabgabe er­ folgt. Eine Abfuhr dieser Wärme ist durch Kühlung vor­ gesehen, wobei als Kühlmedium die aus dem Entgaser 4 kommende kalte Druckluft dient. Diese erwärmt sich und tritt anschließend an der mit dem Pfeil gekennzeich­ neten Stelle B aus der Anlage mit einem wesentlich kleineren Feuchtegehalt als im Eintrittszustand A aus.

Claims (10)

1. Trockenvorrichtung für Druckluft, mit einem Druckluftkältekreislauf, in dem ein durch die in der Druckluft enthaltende Verdichtungswärme be­ heizbarer Austreiber und ein Nachkühler vorgesehen sind, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Druckluft-Kältekreislauf dem Nachkühler (13) ein Entgaser (4) einer Resorptionskältemaschine nach­ geordnet ist.

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich­ net, daß die Resorptionskältemaschine einen den Entgaser (4) und einen Resorber (2) aufweisenden ersten Lösungskreislauf und einen den Austreiber (1) und einen Absorber (3) aufweisenden zweiten Lösungskreislauf besitzt, in dem jeweils eine Lö­ sung aus Kühlmittel und Lösungsmittel zirkuliert und zwar als reiche Lösung bei hohem Kühlmittelgehalt und als arme Lösung bei niedrigem Kühlmittelgehalt, wobei die im Entgaser (4) abge­ kühlte Druckluft als Kühlmedium für den Absorber (3) vorgesehen ist.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1 oder 2, dadurch ge­ kennzeichnet, daß zwischen dem Austreiber (1) und dem Resorber (2) und zwischen dem Entgaser (4) und dem Absorber (3) jeweils eine Kühlmitteldampfver­ bindung vorgesehen ist.

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß der erste Lösungskreislauf einen Temperaturwechsler (7) besitzt, über den vom Resorber (2) arme Lösung über ein Regelventil (8) in den Entgaser (4) einspritzbar und von dem arme Lösung mittels einer Pumpe (10) über den Tempera­ turwechsler (7) in den Resorber (2) zuführbar ist.

5. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 4, da­ durch gekennzeichnet, daß der zweite Lösungskreis­ lauf einen Temperaturwechsler (5) besitzt, über den vom Austreiber (1) arme Lösung über ein Regelventil (6) in den Absorber (3) einspritzbar und von dem aus reiche Lösung mittels einer Pumpe (9) über den Temperaturwechsler (5) in den Austreiber (1) zu­ führbar ist.

6. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 5, da­ durch gekennzeichnet, daß für den Resorber (2) eine Wärmeabfuhr durch ein separates Kühlmedium vorge­ sehen ist.

7. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß für die abgekühlte Druckluft nach dem Entgaser (4) ein Tropfenabscheider (11) mit einer Kondensatabschei­ deeinrichtung (12) vorgesehen ist.

8. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 7, da­ durch gekennzeichnet, daß der Austreiber (1) eine Zusatzheizung (14) aufweist.

9. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 2 bis 8, da­ durch gekennzeichnet, daß der Absorber (3) eine Zusatzkühlung (15) aufweist.

10. Vorrichtung nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß als Kühlmittel ein Stoffpaar Ammoniak/Wasser vorgesehen ist.